一起电压互感器反充电事件的分析

李 翔

(广东电网公司珠海供电局，广东 珠海 519000)

一起电压互感器反充电事件的分析

李 翔

(广东电网公司珠海供电局，广东 珠海 519000)

某220 kV变电站在一次母线停电的倒闸操作中，由于某线路间隔的母线侧刀闸辅助接点故障，使运行中母线的PT经二次回路向停电母线反充电，导致运行中母线的PT二次空开跳闸。针对本次事件，分析造成PT反充电的原因，以及运行中母线PT失压的后果和潜在风险，并提出了相应的对策。

电压互感器；反充电；并列

0 引言

在电力系统中，电压互感器(PT)将高电压成比例变换为低电压供保护、自动装置等二次设备使用，双母线接线的变电站，每段母线上均设置一台PT，为防止一台PT因故检修停用导致其所带的二次负荷失压，两台PT之间设计了相应的并列回路，在母线停电的倒闸操作过程中，若母线侧刀闸辅助接点不到位，将导致二次并列回路非正常并列，断开母联开关后，则会发生运行中的PT经二次回路向停电母线反充电的现象，造成运行中PT二次空开跳闸，保护插件烧坏。

1 事件的经过

某220 kV变电站(图1)按计划进行220 kVⅠ段母线停电的操作，当220 kVⅠ段母线上所有间隔都已倒至Ⅱ段母线后，在执行断开母联2012开关时(221PT/222PT为电容式PT，其操作顺序为：先断开母联2012开关，再进行停PT的操作，此时221PT挂Ⅰ母运行)，221PT和222PT二次空开同时跳闸，监控后台机显示多条220 kV线路保护PT断线和装置告警信息，现场检查所有220 kV线路保护装置告警，计量电压消失，PT二次空开跳闸的光字牌亮。

图1 某220 kV变电站一次接线图

2 原因分析

PT二次空开跳闸发生在断开母联2012开关之后，断开母联2012后，220 kVⅠ母失电，221PT一次侧无电压，此时其二次侧空开跳闸，是由于222PT通过二次回路向221PT反充电，同时220 kV Ⅰ母处于失电状态，221PT一次侧阻抗折算至二次侧，阻抗值非常小(Z1′=Z1/K2，其中K为PT的变比，K=220 000/100=2 200，Z1′为一次侧阻抗折算到二次侧的值，Z1为一次侧阻抗值)，接近于短路，PT二次回路产生大电流，造成221PT、222PT二次空开跳闸。

从PT并列箱电压切换回路可知，由于PT二次并列回路中串接了母联2012开关及刀闸的常开辅助接点，且PT并列把手正常在“禁止并列”位置，其并列回路可靠断开，经该回路反充电可能性较小。

从图2保护电压切换回路分析：当Ⅰ母刀闸合位、Ⅱ母刀闸分位时，1YQJ6、1YQJ7的工作线圈动作，返回线圈不动作，2YQJ6、2YQJ7的工作线圈不动作，返回线圈动作，因此图3中1YQJ6、1YQJ7常开接点闭合，2YQJ6、2YQJ7常开接点打开，Ⅰ母电压通过切换回路供电给保护使用，若Ⅰ、Ⅱ母刀闸辅助接点故障，导致1YQJ6、1YQJ7、2YQJ6、2YQJ7常开接点同时闭合，Ⅰ母电压和Ⅱ母电压将通过1YQJ6、1YQJ7、2YQJ6、2YQJ7的接点并列，从而导致PT二次非正常并列。

图2 保护电压切换回路图

图3 保护交流电压回路图

从PT并列箱电压切换回路分析，由于是断开母联2012开关后发生的反充电，当母联开关断开时，其常开接点打开，即使并列把手切换至“允许并列”位置，其并列回路也不导通。

通过上述分析，保护电压切换回路中的元件发生故障的可能性较高，尤其是母线侧刀闸的辅助接点，通过排查，发现28431刀闸的常闭辅助接点(用于线路保护屏电压切换重动继电器复归的二次回路)由于质量问题，拉开Ⅰ母刀闸后，未能正确变位，Ⅱ母刀闸常开接点闭合，同时Ⅰ母刀闸常闭接点打开，1YQJ6、1YQJ7由于返回线圈不动作而自保持，2YQJ6、2YQJ7则工作线圈动作，1YQJ6、1YQJ7、2YQJ6、2YQJ7常开接点闭合，二次回路处于非正常并列状态，导致在断开母联2012开关时，222PT通过二次回路向221PT反充电，造成221PT/222PT二次空开跳闸。

3 PT二次反充电造成的影响

PT二次回路由于非正常并列发生反充电时，将在PT一次侧产生高电压，二次侧产生大电流。PT一次侧产生的高电压，容易对检修人员造成人身伤害；二次侧产生的大电流，则造成运行PT的二次空气开关跳闸，二次回路元件烧毁等。就本次事件而言，运行PT二次空开跳闸，导致220 kV线路保护仅保留电流差动保护和PT断线后备保护，造成另外一套主保护非计划停运，而且计量、测量二次回路均失压，无法正常获取数据，影响了调度自动化系统对电网运行情况的判断，期间若区域范围有故障，由于另一套主保护纵联距离/后备距离保护、零序保护处于退出状态，保护可靠性下降。

4 对策分析

为防止PT二次非正常并列反充电，应考虑如下措施：

(1) 做好设备位置检查工作。在操作完母线侧刀闸后，运行人员除了检查一次设备机械位置指示是否正确外，还应检查刀闸辅助接点的切换情况(分别检查操作箱的交流电压指示灯是否正确、母差保护屏相应刀闸位置继电器动作情况、刀闸变位情况是否正常)，确认切换正常后方能进行下一步操作。此外，还要借助自动化监控系统的光字牌和信息提示，当一个间隔两组母线侧刀闸合上时，“切换继电器同时动作”光字牌亮，拉开一组母线刀闸后，此光字牌熄灭。在运行中，若出现两组母线侧刀闸辅助接点同时断开，其对应间隔的“PT失压”光字牌亮。此次反充电事件，由于操作人员忽略了“切换继电器同时动作”的光字牌，继续进行断开母联2012开关的操作，导致了反充电事件的发生。

(2) 改变PT的操作顺序。

1) 对于电容式PT，不用考虑谐振的影响，母线停电操作顺序为“断开母联开关—断开PT二次侧空开—拉开PT一次侧刀闸”(送电的操作顺序相反)，这种操作顺序存在PT二次回路异常时反充电的风险。若将停电操作顺序调整为“断开PT二次侧空开—断开母联开关—拉开PT一次侧刀闸”(送电的操作顺序相反)，确保PT二次空开在母线失电前断开，母线带电后合上，即使发生反充电，由于停电母线PT二次空开已经断开，反充电只能将电送到停电母线PT二次空开的下端，不会造成运行母线PT的二次空开跳闸。

2) 对于电磁式PT，若母联开关无均压电容，不用考虑谐振的影响，可采用与电容式PT相同的操作顺序；若母联开关并有均压电容，则需考虑谐振的影响，此时停电操作顺序为“断开PT二次侧空开—拉开PT一次侧刀闸—断开母联开关”(送电操作顺序相反)。同理，也不会造成运行PT二次空开跳闸的反充电。

(3) 培养良好的工作习惯。在PT停电后或者送电前，用万用表测量PT二次空开上下两端的电压，此时两端电压都应为0，若不为0，则可能PT二次已经非正常并列，带电母线电压通过PT二次反充到停电PT的二次空开下端，此时应及时查找造成PT二次反充电的原因。

(4) 加强对刀闸辅助接点的维护。由于母线侧刀闸停电影响范围大，停电难，因此在日常维护中应注意刀闸机构箱的密封，尤其应防止电动机构箱输出轴密封不良，渗进雨水和潮气，从而造成电气元件受潮生锈。

(5) 处理母线侧刀闸辅助开关故障。如需更换刀闸辅助开关，检修人员对已更换的刀闸辅助开关进行置位，不能只通过图纸来确定，应通过实际拉合刀闸进行一、二次的调整和试验，以验证刀闸辅助接点的使用是否正确，确认无误后才能恢复其二次接线，防止错误置位导致PT二次非正常并列。

5 结语

PT二次切换功能对继电保护装置起着非常重要的作用，其二次回路相对复杂，且可靠性受刀闸辅助接点的制约。为使其能够可靠运行，一方面要加强设备的运行维护，另一方面要在操作流程上进行优化，同时要养成良好的工作习惯，按规程要求认真检查相应的操作步骤，做好风险控制措施，及时发现异常状态，避免PT二次回路非正常并列导致PT失压以及烧毁插件的事件发生。

[1]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护典型事故分析[M].中国电力出版社，2003

[2]王永胜，苏智东，韩海英.35 kV系统双母线TV二次电压非正常并列事故原因分析及防范措施[J].内蒙古电力技术，2012(4)

[3]宗秀红，王炼，王世祥.电压切换回路的隐患分析[J].电力系统保护与控制，2008(20)

2014-07-14

李翔(1979—)，男，广东新丰人，电气工程师，研究方向：变电运行。